JP2004119934A - 積層構造体の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】容易に作製することができ、安定した性能を有する積層構造体の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】製造装置は、基板を戴置するステージ２４と、該ステージに戴置された基板に予め形成されているマスク層の開口に向けて、原料の粉体を吹き付けるノズル２４と、マスク層の開口の一部の領域をマスクするメタルマスク２５と、原料の粉体がマスク層の開口の所定の領域に堆積するように、メタルマスクの位置又は向きを制御する制御部３０とを具備し、上記制御部３０が、一端がマスク層の開口における１つの内面に接するように第１の電極層が形成され、第１の電極層を覆うように絶縁層が形成され、一端がマスク層の開口における他の内面に接するように第２の電極層が形成されるように、上記メタルマスクを制御する。
【選択図】 図２
【解決手段】製造装置は、基板を戴置するステージ２４と、該ステージに戴置された基板に予め形成されているマスク層の開口に向けて、原料の粉体を吹き付けるノズル２４と、マスク層の開口の一部の領域をマスクするメタルマスク２５と、原料の粉体がマスク層の開口の所定の領域に堆積するように、メタルマスクの位置又は向きを制御する制御部３０とを具備し、上記制御部３０が、一端がマスク層の開口における１つの内面に接するように第１の電極層が形成され、第１の電極層を覆うように絶縁層が形成され、一端がマスク層の開口における他の内面に接するように第２の電極層が形成されるように、上記メタルマスクを制御する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層構造体の製造方法及び製造装置に関し、特に、成膜によって形成される積層構造体の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁体（誘電体）と電極とが交互に形成されている積層構造は、積層コンデンサの他にも、圧電ポンプ、圧電アクチュエータ、超音波トランスデューサ等の様々な用途に利用されている。近年、ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）関連の機器の開発に伴い、このような積層構造を有する素子の微細化及び集積化がますます進んでいる。
【０００３】
ところで、積層構造を有する素子においては、素子の面積を小さくすると電極間の容量が小さくなるので、素子の電気インピーダンスが上昇するという問題が生じている。例えば、圧電アクチュエータにおいて電気インピーダンスが上昇すると、圧電アクチュエータを駆動するための信号回路とのインピーダンスマッチングが取れなくなって電力が供給され難くなり、圧電アクチュエータとしての機能が落ちてしまう。或いは、圧電素子を用いた超音波トランスデューサにおいては、超音波の検出感度が落ちてしまう。そのため、素子を微細化しつつ電極間容量を大きくするために、複数の圧電材料層と複数の電極層とを交互に積層することが行われている。即ち、積層された複数の層を並列に接続することにより、素子全体の電極間容量を大きくすることができる。
【０００４】
積層構造体の作製方法としては、圧電材料を薄く削り、電極層と交互に重ねて接着する方法がある。しかしながら、この方法は、微細加工が困難であり、製造工程が煩雑になる。また、出来上がった製品については、接着剤による装着性に問題があると共に、接着部分において応力が発生するという問題が生じている。従って、この方法によると、製造歩留まりが低下し、製造コストが上昇してしまうので、生産性の観点からも適当ではない。
【０００５】
そのため、積層構造体を成膜によって作製することが検討されている。例えば、エアロゾルデポジション法、或いは、ジェットプリンティングシステム（ＪＰＳ）と呼ばれる成膜方法を用い、対象物をマスクで覆って当該マスクの上方から対象物に向けて超微粒子を吹き付け、マスクの開口部を通して対象物の表面に超微粒子膜を付着させたり（特許文献１参照）、超微粒子化された圧電材料及び導電材料を基板上に直接描画することにより、圧電層と内部電極層とを交互に積層する方法（特許文献２参照）が開示されている。
【０００６】
図１２の（ａ）及び（ｂ）は、従来の方法によって作製された積層構造体を示す断面図である。図１２の（ａ）に示す電極層５０３及び圧電材料層５０４を含む積層構造体は、基板５０１に形成されたマスク層５０２の開口に、エアロゾルデポジション法によって原料の超微粒子を堆積させることにより作製されたものである。しかしながら、この方法によると、各層が開口内に一様に形成されてしまうので、圧電材料層を並列に接続するためにパターニングされた電極層を形成することはできない。
【０００７】
また、図１２の（ｂ）に示す圧電材料層５０６及び電極層５０７を含む積層構造体は、ノズルから原料の超微粒子を噴射し、各層のパターンを基板５０５上に直接描画することにより作製されたものである。しかしながら、この方法によると、ノズルから噴射された超微粒子が基板５０５に到達するまでに拡がってしまうので、形成されたパターンの側面が傾斜してしまう。このため、電極層が短絡する等して、積層構造体としての安定した性能を得られないおそれがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−９３４１８号公報
【特許文献２】
特開２００１−５４９４６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、安定した性能を有する積層構造体を容易に作製することができる提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る積層構造体の製造方法は、予め基板に形成されているマスク層の開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて一部の領域をマスクしながら電極層の原料の粉体を吹き付けることにより、一端がマスク層の開口における１つの内面に接するように第１の電極層を形成する工程と、マスク層の開口に向けて、絶縁層の原料の粉体を吹き付けることにより、第１の電極層を覆うように絶縁層を形成する工程と、マスク層の開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて他の一部の領域をマスクしながら電極層の原料の粉体を吹き付けることにより、一端がマスク層の開口における他の内面に接するように第２の電極層を形成する工程とを具備する。
【００１１】
また、本発明の第１の観点に係る積層構造体の製造装置は、基板を戴置するステージと、該ステージに戴置された基板に予め形成されているマスク層の開口に向けて、原料の粉体を吹き付けるノズルと、マスク層の開口の一部の領域をマスクする少なくとも１つの可動マスクと、原料の粉体がマスク層の開口の所定の領域に堆積するように、少なくとも１つの可動マスクの位置又は向きを制御する制御手段とを具備し、上記制御手段が、一端がマスク層の開口における１つの内面に接するように第１の電極層が形成され、第１の電極層を覆うように絶縁層が形成され、一端がマスク層の開口における他の内面に接するように第２の電極層が形成されるように、上記少なくとも１つの可動マスクを制御する。
【００１２】
本発明の第１の観点によれば、積層されたパターンの側面における傾斜が少なく、各層の垂直性が保たれた積層構造体を作製することができる。
【００１３】
本発明の第２の観点に係る積層構造体の製造方法は、予め基板に形成されているマスクの開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて第１の領域をマスクしながら電極層の原料の粉体を吹き付けることにより、一端がマスク層の開口における第１の内面に接するように第１の電極層を形成する工程と、マスク層の開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて第２の領域をマスクしながら絶縁層の原料の粉体を吹き付けることにより、第１の電極の他端を覆うと共にマスク層の開口における第１及び第２の内面との間に隙間が生じるように絶縁層を形成する工程と、マスク層の開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて第３の領域をマスクしながら電極層の原料の粉体を吹き付けることにより、一端がマスク層の開口における第２の内面に接するように第２の電極層を形成する工程とを具備する。
【００１４】
本発明の第２の観点に係る積層構造体の製造装置は、上記の積層構造体の製造装置において、制御手段が、一端がマスク層の開口における第１の内面に接するように第１の電極層が形成され、第１の電極の他端を覆うと共にマスク層の開口における第１及び第２の内面との間に隙間が生じるように絶縁層が形成され、一端がマスク層の開口における第２の内面に接するように第２の電極層が形成されるように、少なくとも１つの可動マスクを制御する。
【００１５】
本発明の第２の観点によれば、積層されたパターンの側面における傾斜が少なく、各層の垂直性が保たれた積層構造体を作製する際に、側面電極を同時に形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る積層構造体の製造装置を示す模式図である。この製造装置は、エアロゾルデポジション法による成膜方法を用いて積層構造体を作製する装置であり、エアロゾル生成容器１０及び成膜チャンバ２０を有している。ここで、エアロゾルとは、気体中に浮遊する固体又は液体の微粒子のことをいう。
【００１７】
エアロゾル生成容器１０は、成膜原料の粉体が配置される容器であり、ここでエアロゾルの生成が行われる。エアロゾル生成容器１０には、キャリアガス導入部１１、エアロゾル導出部１２、及び、圧力調整ノズル１３が設けられている。キャリアガス導入部１１は、原料の粉体をキャリアするために用いられる気体、即ち、キャリアガスをエアロゾル生成容器１０の内部に導入する。即ち、エアロゾル生成容器１０に配置された原料の粉体をキャリアガスによって噴き上げることにより、エアロゾルが生成される。このキャリアガスとしては、乾燥空気、窒素ガス、アルゴンガス、酸素ガス、ヘリウムガス等が用いられる。また、エアロゾル導出部１２は、エアロゾル生成容器１０において生成されたエアロゾルを吸引し、成膜チャンバ２０に導く。圧力調整ノズル１３は、エアロゾル生成容器１０と成膜チャンバ２０との圧力差を調整する際に用いられる。
【００１８】
このようなエアロゾル生成容器１０は、振動台１４の上に戴置されている。振動台１４は、エアロゾル生成容器１０に振動を与えることにより、エアロゾル生成容器１０に配置される原料の粉体を撹拌し、エアロゾルが効率的に生成されるようにする。
なお、本実施形態においては、複数の異なる材料を含む積層構造体を作製するので、このようなエアロゾル生成容器１０を複数用意し、それぞれのエアロゾル生成容器１０において原料の異なるエアロゾルが生成されるようにする。
【００１９】
成膜チャンバ２０には、排気管２１と、エアロゾル導入部２２と、ノズル２３と、可動ステージ２４と、メタルマスク２５とが備えられている。排気管２１は、真空ポンプに接続されており、成膜チャンバ２０内を排気する。エアロゾル導入部２２は、エアロゾル生成部１０のエアロゾル導出部１２に接続されており、エアロゾル生成部１０において生成されたエアロゾルを成膜チャンバ２０内に導入する。ノズル２３は、エアロゾル導入部２２を介して導入されたエアロゾルを基板２に向けて噴射する。可動ステージ２４は、基板２を戴置させる。メタルマスク２５は、基板２の一部の領域をマスクすることにより、ノズル２３から噴射されるエアロゾルが基板２に付着する範囲を制限するために用いられる。
【００２０】
図２は、図１に示す成膜チャンバ２０の一部を詳しく示している。基板２に成膜を行う場合には、予め樹脂等のマスク層３が形成された基板２を可動ステージ２４に戴置する。マスク層３には開口４が形成されており、その中に積層構造体の各層が成膜される。このように、マスク層３を用いることにより、積層構造体の形状を安定させることができる。可動ステージ２４は３次元に移動可能なステージであり、基板２とノズル２３との相対位置を変更する際に、可動ステージ駆動部３１によって駆動される。
【００２１】
ノズル２３から噴射されたエアロゾルによって、原料の微粒子のビーム５が形成される。メタルマスク２５は、基板２の一部の領域をマスクすることによって、微粒子が付着する基板２の領域を制限する。例えば、図２に示すように、メタルマスク２５を開口４に対して左寄りに配置することにより、開口内の基板２の右側の領域がマスクされる。メタルマスク駆動部３２は、メタルマスク２５を水平に平行移動又は回転運動させることにより、微粒子が付着する基板２の領域を設定する。
【００２２】
制御部３０は、可動ステージ駆動部３１及びメタルマスク駆動部３２を制御する。これにより、基板２の所定の領域に原料の微粒子が吹き付けられ、成膜が行われる。
ここで、基板２とノズル２３との距離は、例えば、５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で可変なので、メタルマスクの厚さは、１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲を取ることが可能である。また、微粒子のビームの放射角は、基板２との距離に応じて、エアロゾルの供給圧力を調整することによって制御される。本実施形態においては、微粒子のビームの放射角を２°〜５°程度にすることが望ましい。
【００２３】
次に、本発明の第１の実施形態に係る積層構造体の製造方法について、図１及び図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る積層構造体の製造方法を示すフローチャートである。
本実施形態においては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Ｐｂ（ｌｅａｄ） ｚｉｒｃｏｎａｔｅｔｉｔａｎａｔｅ）層と電極層とが積層された構造体を作製するものとして説明を行う。ＰＺＴ等の圧電材料を絶縁層（誘電体層）とする積層構造は、圧電ポンプや圧電アクチュエータ、又は、超音波用探触子等において超音波を発生及び受信する超音波トランスデューサ等に用いられる。
【００２４】
本実施形態においては、原料として、サブミクロンオーダーの粒子径を有するＰＺＴの粉体及び金属の粉体を用いている。また、積層構造体が形成される基板の材料としては、ガラス、シリコン（Ｓｉ）、石英（ＳｉＯ２）、ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）等を用いることができ、本実施形態においては、ホウ酸リチウムを用いている。ホウ酸リチウムは、成膜やアニール等による熱に耐えうる程度の耐熱性を有すると共に、機械的加工性や化学的加工性を有しているので、積層構造体を作製した後の工程においても引き続き使用することができて便利だからである。
【００２５】
ステップＳ１において、成膜原料となるＰＺＴの粉体及び金属の粉体を、図１に示すエアロゾル生成容器１０にそれぞれ配置し、基板を成膜チャンバ２０内の可動ステージ２４に配置する。
【００２６】
ステップＳ２において、それぞれのエアロゾル生成容器にキャリアガスを導入して原料の粉体を巻き上げることにより、エアロゾルを生成する。なお、本実施形態においては、キャリアガスとして窒素ガス（Ｎ２）を用いている。
【００２７】
ステップＳ３において、成膜を行うことにより、基板に電極層及びＰＺＴ層を順次形成する。即ち、図２に示すように、ステップＳ１において生成されたエアロゾルをノズル２３から基板２に向けて噴射すると、ＰＺＴの微粒子や金属の微粒子が基板２の所定の領域に付着して堆積する。
【００２８】
図４は、ステップＳ３における成膜の様子を詳しく示している。図４に示すように、本実施形態においては、予め基板２に形成されている樹脂等のマスク層３によって囲まれる１つの開口４に積層構造体を形成するものとして説明する。
まず、図４の（ａ）に示すように、メタルマスク２５を左側に寄せた状態で、ノズル２３から金属の微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の右側の領域がマスクされ、開口４の左側に偏るように電極層１０１が形成される。次に、図４の（ｂ）に示すように、メタルマスク２５を中央に配置した状態で、ノズル２３からＰＺＴの微粒子を吹き付ける。これにより、開口４の底面全体に渡ってＰＺＴ層１０２が形成される。
【００２９】
さらに、図４の（ｃ）に示すように、メタルマスク２５を右側に寄せた状態で、ノズル２３から金属の微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の左側の領域がマスクされ、開口４の右側に偏るように電極層１０３が形成される。同様に、図４の（ｄ）に示すように、メタルマスク２５を中央に配置した状態で、ノズル２３からＰＺＴの微粒子を吹き付ける。これにより、開口４の底面全体に渡ってＰＺＴ層１０４が形成される。さらに、図４の（ａ）〜（ｄ）に示すように電極層及びＰＺＴ層の形成を繰り返す。
【００３０】
次に、ステップＳ４において、基板２に形成されているマスク層３を、エッチング等によって除去する。これにより、図５の（ａ）に示すように、電極層の左右のいずれか一方の端部が側面に剥き出しになっている積層体が得られる。
さらに、ステップＳ５において、図５の（ｂ）に示すように、ステップＳ４において得られた積層体に側面電極１０５、１０６を形成する。これにより、ＰＺＴ層を挟む電極層が並列に接続されている積層構造が得られる。
【００３１】
本実施形態によれば、側面において各層の垂直性が維持されているので、それぞれの電極層の間で短絡が生じない、性能の良い積層構造体を、少ない製造工程で容易に得ることができる。
【００３２】
本発明の第２の実施形態に係る積層構造体の製造方法について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る積層構造体の製造方法を示すフローチャートである。
本実施形態においては、まず、本発明の第１の実施形態におけるものと同様に、ステップＳ１において、原料の粉体及び基板を所定の位置に配置し、ステップＳ２において、エアロゾルを生成する。
【００３３】
次に、ステップＳ６において、基板２に成膜を行う。ここで、図７は、ステップＳ６における成膜の様子を詳しく示している。本実施形態においては、図１に示すメタルマスク２５の替わりに、メタルマスク２６が用いられる。メタルマスク２６の開口幅は、積層構造体に形成されるＰＺＴ層の幅に合わせて決定されている。
【００３４】
まず、図７の（ａ）に示すように、メタルマスク２６を左側に寄せ、ノズル２３から金属の微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の右側の領域がマスクされ、開口４の左側に偏るように電極層２０１が形成される。次に、図７の（ｂ）に示すように、メタルマスク２６を中央に配置し、ノズル２３からＰＺＴの微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の両端の領域がマスクされ、開口４の中央部にＰＺＴ層２０２が形成される。その際に、ＰＺＴ層２０２は、電極層２０１の右端を覆うように形成されているので、電極層２０１の右端は絶縁される。
【００３５】
次に、図７の（ｃ）に示すように、メタルマスク２６を右側に寄せ、ノズル２３から金属の微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の左側の領域がマスクされ、開口４の右側に偏るように電極層２０３が形成される。その際に、電極層２０３は、ＰＺＴ層２０２の側面とマスク層３との間に生じた隙間にも充たされる。次に、図７の（ｄ）に示すように、メタルマスク２６を中央に配置し、ノズル２３からＰＺＴの微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の両端の領域がマスクされ、開口４の中央部にＰＺＴ層２０４が形成される。
【００３６】
さらに、図７の（ｅ）に示すようにメタルマスク２６を左側に寄せ、ノズル２３から金属の微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の右側の領域がマスクされ、開口４の左側に偏るように電極層２０５が形成される。その際に、電極層２０５は、ＰＺＴ層２０２及び２０４とマスク層３との間に生じた隙間にも充たされ、電極層２０１と接続される。さらに、図７の（ｂ）〜（ｅ）に示すようにＰＺＴ層及び電極層の形成を繰り返す。
【００３７】
次に、ステップＳ７において、基板に形成されている絶縁マスクを、エッチング等によって除去する。これにより、図８に示すように、ＰＺＴ層を挟む電極層が並列に接続されている積層構造が得られる。
【００３８】
本実施形態によれば、成膜によってＰＺＴ層及び電極層を順次形成する際に、側面電極を同時に形成するので、製造工程をさらに短縮して効率良く積層構造体を製造することができる。
【００３９】
次に、本発明の第３の実施形態に係る積層構造体の製造方法について、図９を参照しながら説明する。図９に示すように、本実施形態においては、図１に示す積層構造体の製造装置のメタルマスク２５の替わりにメタルマスク２７が用いられる。
【００４０】
図９の（ａ）に示すように、本実施形態において用いられるメタルマスク２７には、長辺と短辺とを有する開口６が形成されている。また、点Ｏは、メタルマスク２７の回転中心を示している。開口６は、その長辺がメタルマスク２７の中心線について非対称になるように配置されている。このようなメタルマスク２７を、点Ｏを中心として回転させることにより、開口幅や開口の位置を変更することができる。
【００４１】
まず、図９の（ｂ）に示す向きにメタルマスク２７を配置し、開口４に向けて金属の微粒子を吹き付けることにより、電極層３０１を形成する。次に、図９の（ｃ）に示すように、メタルマスク２７をプラス９０°回転させ、開口４に向けてＰＺＴの微粒子を吹き付けることにより、ＰＺＴ層３０２を形成する。さらに、図９の（ｄ）に示すように、メタルマスク２７をプラス９０°回転させ、開口４に向けて金属の微粒子を吹き付けることにより、電極層３０３を形成する。次に、図９の（ｅ）に示すように、メタルマスク２７をプラス９０°回転させ、開口４に向けてＰＺＴの微粒子を吹き付けることにより、ＰＺＴ層３０４を形成する。このように、メタルマスク２７を回転させながらＰＺＴ層及び電極層を交互に形成することにより、図８に示すように、側面電極が形成された積層構造体が得られる。
なお、図９の（ｂ）又は（ｄ）に示すように、開口４内の左右のいずれかに偏った層を形成する場合には、メタルマスク２７を平行移動させることによってマスクする位置を変更しても良い。
【００４２】
次に、本発明の第４の実施形態に係る積層構造体の製造装置について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態に係る積層構造体の製造装置の一部を示す断面図である。
この製造装置は、メタルマスク２５に加えて、第２のメタルマスク２８を有しており、さらに、第２のメタルマスク２８を駆動する第２メタルマスク駆動部３３を有している。その他の構成については、図１に示す製造装置と同様である。
【００４３】
本発明の第４の実施形態に係る積層構造体の製造方法について、図１１を参照しながら説明する。本実施形態に係る積層構造体の製造方法においては、２つのメタルマスクを用いることにより、開口幅を変更しながら成膜を行う。
【００４４】
まず、図１１の（ａ）に示すように、メタルマスク２５を左側に寄せ、メタルマスク２８を中央に配置した状態で、開口４に向けて金属の微粒子を吹き付けことにより、電極層４０１が形成される。次に、図１１の（ｂ）に示すように、メタルマスク２５を若干右側に戻し、メタルマスク２８を右側に寄せた状態で、開口４に向けてＰＺＴの微粒子を吹き付けることにより、ＰＺＴ層４０２が形成される。さらに、図１１の（ｃ）に示すように、メタルマスク２５を右側に寄せ、メタルマスク２８を中央に戻した状態で、開口４に向けて金属の微粒子を吹き付けることにより、電極層４０３が形成される。次に、図１１の（ｄ）に示すように、メタルマスク２５を若干左側に戻し、メタルマスク２８を左側に寄せた状態で、開口４に向けてＰＺＴの微粒子を吹き付けることにより、ＰＺＴ層４０４が形成される。このように、メタルマスク２５及び２８の位置をそれぞれ変更しながら、ＰＺＴ層及び電極層を交互に形成することにより、図８に示すように、側面電極が形成された積層構造体が得られる。
【００４５】
本実施形態によれば、２つのメタルマスクを組み合わせることによってメタルマスクの開口幅を変更することができるので、所望の厚さの側面電極が形成された積層構造体を得ることができる。
【００４６】
本発明の第１〜第４の実施形態においては、エアロゾルデポジション法を用いて成膜を行ったが、その他、原料の微粒子を基板等に堆積させる成膜方法であれば、本発明に係る積層構造体の製造方法に適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、積層構造体を成膜によって形成するので、多数の素子を同時に製造することが可能になり、製造効率を上げることができる。また、各層を成膜によって形成するので、それぞれの層間の密着性が高くなり、積層構造体の性能を高めることができる。さらに、側面の垂直性が維持されているので、電極の短絡等の不良が少なくなり、製造歩留まりを上げることができる。従って、安定的な性能を有する微細な積層構造体を集積化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る積層構造体の製造装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す製造装置の一部を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る積層構造体の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る積層構造体の製造工程を詳しく説明するための図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る積層構造体の製造工程を詳しく説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る積層構造体の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る積層構造体の製造工程を詳しく説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る積層構造体の製造方法を用いて製造された積層構造体を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る積層構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る積層構造体の製造装置の一部を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る積層構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１２】従来の方法によって作製された積層構造体を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 原料の粉体
２、５０１、５０５ 基板
３、５０２ マスク層（絶縁マスク）
４ 開口
１０ エアロゾル生成容器
１１ キャリアガス導入部
１２ エアロゾル導出部
１３ 圧力調整ノズル
１４ 振動台
２０ 成膜チャンバ
２１ 排気管
２２ エアロゾル導入部
２３ ノズル
２４ 可動ステージ
２５、２６、２７、２８ メタルマスク
３０ 制御部
３１ 可動ステージ駆動部
３２、３３ メタルマスク駆動部
１０１、１０３、２０１、２０３、３０１、
３０３、４０１、４０３、２０５、５０３、５０７ 電極層
１０２、１０４、２０２、２０４、３０２、
３０４、４０２、４０４、５０４、５０６ ＰＺＴ層（圧電材料層）
１０５、１０６ 側面電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層構造体の製造方法及び製造装置に関し、特に、成膜によって形成される積層構造体の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁体（誘電体）と電極とが交互に形成されている積層構造は、積層コンデンサの他にも、圧電ポンプ、圧電アクチュエータ、超音波トランスデューサ等の様々な用途に利用されている。近年、ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）関連の機器の開発に伴い、このような積層構造を有する素子の微細化及び集積化がますます進んでいる。
【０００３】
ところで、積層構造を有する素子においては、素子の面積を小さくすると電極間の容量が小さくなるので、素子の電気インピーダンスが上昇するという問題が生じている。例えば、圧電アクチュエータにおいて電気インピーダンスが上昇すると、圧電アクチュエータを駆動するための信号回路とのインピーダンスマッチングが取れなくなって電力が供給され難くなり、圧電アクチュエータとしての機能が落ちてしまう。或いは、圧電素子を用いた超音波トランスデューサにおいては、超音波の検出感度が落ちてしまう。そのため、素子を微細化しつつ電極間容量を大きくするために、複数の圧電材料層と複数の電極層とを交互に積層することが行われている。即ち、積層された複数の層を並列に接続することにより、素子全体の電極間容量を大きくすることができる。
【０００４】
積層構造体の作製方法としては、圧電材料を薄く削り、電極層と交互に重ねて接着する方法がある。しかしながら、この方法は、微細加工が困難であり、製造工程が煩雑になる。また、出来上がった製品については、接着剤による装着性に問題があると共に、接着部分において応力が発生するという問題が生じている。従って、この方法によると、製造歩留まりが低下し、製造コストが上昇してしまうので、生産性の観点からも適当ではない。
【０００５】
そのため、積層構造体を成膜によって作製することが検討されている。例えば、エアロゾルデポジション法、或いは、ジェットプリンティングシステム（ＪＰＳ）と呼ばれる成膜方法を用い、対象物をマスクで覆って当該マスクの上方から対象物に向けて超微粒子を吹き付け、マスクの開口部を通して対象物の表面に超微粒子膜を付着させたり（特許文献１参照）、超微粒子化された圧電材料及び導電材料を基板上に直接描画することにより、圧電層と内部電極層とを交互に積層する方法（特許文献２参照）が開示されている。
【０００６】
図１２の（ａ）及び（ｂ）は、従来の方法によって作製された積層構造体を示す断面図である。図１２の（ａ）に示す電極層５０３及び圧電材料層５０４を含む積層構造体は、基板５０１に形成されたマスク層５０２の開口に、エアロゾルデポジション法によって原料の超微粒子を堆積させることにより作製されたものである。しかしながら、この方法によると、各層が開口内に一様に形成されてしまうので、圧電材料層を並列に接続するためにパターニングされた電極層を形成することはできない。
【０００７】
また、図１２の（ｂ）に示す圧電材料層５０６及び電極層５０７を含む積層構造体は、ノズルから原料の超微粒子を噴射し、各層のパターンを基板５０５上に直接描画することにより作製されたものである。しかしながら、この方法によると、ノズルから噴射された超微粒子が基板５０５に到達するまでに拡がってしまうので、形成されたパターンの側面が傾斜してしまう。このため、電極層が短絡する等して、積層構造体としての安定した性能を得られないおそれがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−９３４１８号公報
【特許文献２】
特開２００１−５４９４６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、安定した性能を有する積層構造体を容易に作製することができる提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る積層構造体の製造方法は、予め基板に形成されているマスク層の開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて一部の領域をマスクしながら電極層の原料の粉体を吹き付けることにより、一端がマスク層の開口における１つの内面に接するように第１の電極層を形成する工程と、マスク層の開口に向けて、絶縁層の原料の粉体を吹き付けることにより、第１の電極層を覆うように絶縁層を形成する工程と、マスク層の開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて他の一部の領域をマスクしながら電極層の原料の粉体を吹き付けることにより、一端がマスク層の開口における他の内面に接するように第２の電極層を形成する工程とを具備する。
【００１１】
また、本発明の第１の観点に係る積層構造体の製造装置は、基板を戴置するステージと、該ステージに戴置された基板に予め形成されているマスク層の開口に向けて、原料の粉体を吹き付けるノズルと、マスク層の開口の一部の領域をマスクする少なくとも１つの可動マスクと、原料の粉体がマスク層の開口の所定の領域に堆積するように、少なくとも１つの可動マスクの位置又は向きを制御する制御手段とを具備し、上記制御手段が、一端がマスク層の開口における１つの内面に接するように第１の電極層が形成され、第１の電極層を覆うように絶縁層が形成され、一端がマスク層の開口における他の内面に接するように第２の電極層が形成されるように、上記少なくとも１つの可動マスクを制御する。
【００１２】
本発明の第１の観点によれば、積層されたパターンの側面における傾斜が少なく、各層の垂直性が保たれた積層構造体を作製することができる。
【００１３】
本発明の第２の観点に係る積層構造体の製造方法は、予め基板に形成されているマスクの開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて第１の領域をマスクしながら電極層の原料の粉体を吹き付けることにより、一端がマスク層の開口における第１の内面に接するように第１の電極層を形成する工程と、マスク層の開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて第２の領域をマスクしながら絶縁層の原料の粉体を吹き付けることにより、第１の電極の他端を覆うと共にマスク層の開口における第１及び第２の内面との間に隙間が生じるように絶縁層を形成する工程と、マスク層の開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて第３の領域をマスクしながら電極層の原料の粉体を吹き付けることにより、一端がマスク層の開口における第２の内面に接するように第２の電極層を形成する工程とを具備する。
【００１４】
本発明の第２の観点に係る積層構造体の製造装置は、上記の積層構造体の製造装置において、制御手段が、一端がマスク層の開口における第１の内面に接するように第１の電極層が形成され、第１の電極の他端を覆うと共にマスク層の開口における第１及び第２の内面との間に隙間が生じるように絶縁層が形成され、一端がマスク層の開口における第２の内面に接するように第２の電極層が形成されるように、少なくとも１つの可動マスクを制御する。
【００１５】
本発明の第２の観点によれば、積層されたパターンの側面における傾斜が少なく、各層の垂直性が保たれた積層構造体を作製する際に、側面電極を同時に形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る積層構造体の製造装置を示す模式図である。この製造装置は、エアロゾルデポジション法による成膜方法を用いて積層構造体を作製する装置であり、エアロゾル生成容器１０及び成膜チャンバ２０を有している。ここで、エアロゾルとは、気体中に浮遊する固体又は液体の微粒子のことをいう。
【００１７】
エアロゾル生成容器１０は、成膜原料の粉体が配置される容器であり、ここでエアロゾルの生成が行われる。エアロゾル生成容器１０には、キャリアガス導入部１１、エアロゾル導出部１２、及び、圧力調整ノズル１３が設けられている。キャリアガス導入部１１は、原料の粉体をキャリアするために用いられる気体、即ち、キャリアガスをエアロゾル生成容器１０の内部に導入する。即ち、エアロゾル生成容器１０に配置された原料の粉体をキャリアガスによって噴き上げることにより、エアロゾルが生成される。このキャリアガスとしては、乾燥空気、窒素ガス、アルゴンガス、酸素ガス、ヘリウムガス等が用いられる。また、エアロゾル導出部１２は、エアロゾル生成容器１０において生成されたエアロゾルを吸引し、成膜チャンバ２０に導く。圧力調整ノズル１３は、エアロゾル生成容器１０と成膜チャンバ２０との圧力差を調整する際に用いられる。
【００１８】
このようなエアロゾル生成容器１０は、振動台１４の上に戴置されている。振動台１４は、エアロゾル生成容器１０に振動を与えることにより、エアロゾル生成容器１０に配置される原料の粉体を撹拌し、エアロゾルが効率的に生成されるようにする。
なお、本実施形態においては、複数の異なる材料を含む積層構造体を作製するので、このようなエアロゾル生成容器１０を複数用意し、それぞれのエアロゾル生成容器１０において原料の異なるエアロゾルが生成されるようにする。
【００１９】
成膜チャンバ２０には、排気管２１と、エアロゾル導入部２２と、ノズル２３と、可動ステージ２４と、メタルマスク２５とが備えられている。排気管２１は、真空ポンプに接続されており、成膜チャンバ２０内を排気する。エアロゾル導入部２２は、エアロゾル生成部１０のエアロゾル導出部１２に接続されており、エアロゾル生成部１０において生成されたエアロゾルを成膜チャンバ２０内に導入する。ノズル２３は、エアロゾル導入部２２を介して導入されたエアロゾルを基板２に向けて噴射する。可動ステージ２４は、基板２を戴置させる。メタルマスク２５は、基板２の一部の領域をマスクすることにより、ノズル２３から噴射されるエアロゾルが基板２に付着する範囲を制限するために用いられる。
【００２０】
図２は、図１に示す成膜チャンバ２０の一部を詳しく示している。基板２に成膜を行う場合には、予め樹脂等のマスク層３が形成された基板２を可動ステージ２４に戴置する。マスク層３には開口４が形成されており、その中に積層構造体の各層が成膜される。このように、マスク層３を用いることにより、積層構造体の形状を安定させることができる。可動ステージ２４は３次元に移動可能なステージであり、基板２とノズル２３との相対位置を変更する際に、可動ステージ駆動部３１によって駆動される。
【００２１】
ノズル２３から噴射されたエアロゾルによって、原料の微粒子のビーム５が形成される。メタルマスク２５は、基板２の一部の領域をマスクすることによって、微粒子が付着する基板２の領域を制限する。例えば、図２に示すように、メタルマスク２５を開口４に対して左寄りに配置することにより、開口内の基板２の右側の領域がマスクされる。メタルマスク駆動部３２は、メタルマスク２５を水平に平行移動又は回転運動させることにより、微粒子が付着する基板２の領域を設定する。
【００２２】
制御部３０は、可動ステージ駆動部３１及びメタルマスク駆動部３２を制御する。これにより、基板２の所定の領域に原料の微粒子が吹き付けられ、成膜が行われる。
ここで、基板２とノズル２３との距離は、例えば、５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で可変なので、メタルマスクの厚さは、１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲を取ることが可能である。また、微粒子のビームの放射角は、基板２との距離に応じて、エアロゾルの供給圧力を調整することによって制御される。本実施形態においては、微粒子のビームの放射角を２°〜５°程度にすることが望ましい。
【００２３】
次に、本発明の第１の実施形態に係る積層構造体の製造方法について、図１及び図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る積層構造体の製造方法を示すフローチャートである。
本実施形態においては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Ｐｂ（ｌｅａｄ） ｚｉｒｃｏｎａｔｅｔｉｔａｎａｔｅ）層と電極層とが積層された構造体を作製するものとして説明を行う。ＰＺＴ等の圧電材料を絶縁層（誘電体層）とする積層構造は、圧電ポンプや圧電アクチュエータ、又は、超音波用探触子等において超音波を発生及び受信する超音波トランスデューサ等に用いられる。
【００２４】
本実施形態においては、原料として、サブミクロンオーダーの粒子径を有するＰＺＴの粉体及び金属の粉体を用いている。また、積層構造体が形成される基板の材料としては、ガラス、シリコン（Ｓｉ）、石英（ＳｉＯ２）、ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）等を用いることができ、本実施形態においては、ホウ酸リチウムを用いている。ホウ酸リチウムは、成膜やアニール等による熱に耐えうる程度の耐熱性を有すると共に、機械的加工性や化学的加工性を有しているので、積層構造体を作製した後の工程においても引き続き使用することができて便利だからである。
【００２５】
ステップＳ１において、成膜原料となるＰＺＴの粉体及び金属の粉体を、図１に示すエアロゾル生成容器１０にそれぞれ配置し、基板を成膜チャンバ２０内の可動ステージ２４に配置する。
【００２６】
ステップＳ２において、それぞれのエアロゾル生成容器にキャリアガスを導入して原料の粉体を巻き上げることにより、エアロゾルを生成する。なお、本実施形態においては、キャリアガスとして窒素ガス（Ｎ２）を用いている。
【００２７】
ステップＳ３において、成膜を行うことにより、基板に電極層及びＰＺＴ層を順次形成する。即ち、図２に示すように、ステップＳ１において生成されたエアロゾルをノズル２３から基板２に向けて噴射すると、ＰＺＴの微粒子や金属の微粒子が基板２の所定の領域に付着して堆積する。
【００２８】
図４は、ステップＳ３における成膜の様子を詳しく示している。図４に示すように、本実施形態においては、予め基板２に形成されている樹脂等のマスク層３によって囲まれる１つの開口４に積層構造体を形成するものとして説明する。
まず、図４の（ａ）に示すように、メタルマスク２５を左側に寄せた状態で、ノズル２３から金属の微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の右側の領域がマスクされ、開口４の左側に偏るように電極層１０１が形成される。次に、図４の（ｂ）に示すように、メタルマスク２５を中央に配置した状態で、ノズル２３からＰＺＴの微粒子を吹き付ける。これにより、開口４の底面全体に渡ってＰＺＴ層１０２が形成される。
【００２９】
さらに、図４の（ｃ）に示すように、メタルマスク２５を右側に寄せた状態で、ノズル２３から金属の微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の左側の領域がマスクされ、開口４の右側に偏るように電極層１０３が形成される。同様に、図４の（ｄ）に示すように、メタルマスク２５を中央に配置した状態で、ノズル２３からＰＺＴの微粒子を吹き付ける。これにより、開口４の底面全体に渡ってＰＺＴ層１０４が形成される。さらに、図４の（ａ）〜（ｄ）に示すように電極層及びＰＺＴ層の形成を繰り返す。
【００３０】
次に、ステップＳ４において、基板２に形成されているマスク層３を、エッチング等によって除去する。これにより、図５の（ａ）に示すように、電極層の左右のいずれか一方の端部が側面に剥き出しになっている積層体が得られる。
さらに、ステップＳ５において、図５の（ｂ）に示すように、ステップＳ４において得られた積層体に側面電極１０５、１０６を形成する。これにより、ＰＺＴ層を挟む電極層が並列に接続されている積層構造が得られる。
【００３１】
本実施形態によれば、側面において各層の垂直性が維持されているので、それぞれの電極層の間で短絡が生じない、性能の良い積層構造体を、少ない製造工程で容易に得ることができる。
【００３２】
本発明の第２の実施形態に係る積層構造体の製造方法について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る積層構造体の製造方法を示すフローチャートである。
本実施形態においては、まず、本発明の第１の実施形態におけるものと同様に、ステップＳ１において、原料の粉体及び基板を所定の位置に配置し、ステップＳ２において、エアロゾルを生成する。
【００３３】
次に、ステップＳ６において、基板２に成膜を行う。ここで、図７は、ステップＳ６における成膜の様子を詳しく示している。本実施形態においては、図１に示すメタルマスク２５の替わりに、メタルマスク２６が用いられる。メタルマスク２６の開口幅は、積層構造体に形成されるＰＺＴ層の幅に合わせて決定されている。
【００３４】
まず、図７の（ａ）に示すように、メタルマスク２６を左側に寄せ、ノズル２３から金属の微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の右側の領域がマスクされ、開口４の左側に偏るように電極層２０１が形成される。次に、図７の（ｂ）に示すように、メタルマスク２６を中央に配置し、ノズル２３からＰＺＴの微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の両端の領域がマスクされ、開口４の中央部にＰＺＴ層２０２が形成される。その際に、ＰＺＴ層２０２は、電極層２０１の右端を覆うように形成されているので、電極層２０１の右端は絶縁される。
【００３５】
次に、図７の（ｃ）に示すように、メタルマスク２６を右側に寄せ、ノズル２３から金属の微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の左側の領域がマスクされ、開口４の右側に偏るように電極層２０３が形成される。その際に、電極層２０３は、ＰＺＴ層２０２の側面とマスク層３との間に生じた隙間にも充たされる。次に、図７の（ｄ）に示すように、メタルマスク２６を中央に配置し、ノズル２３からＰＺＴの微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の両端の領域がマスクされ、開口４の中央部にＰＺＴ層２０４が形成される。
【００３６】
さらに、図７の（ｅ）に示すようにメタルマスク２６を左側に寄せ、ノズル２３から金属の微粒子を吹き付ける。これにより、開口４内の基板２の右側の領域がマスクされ、開口４の左側に偏るように電極層２０５が形成される。その際に、電極層２０５は、ＰＺＴ層２０２及び２０４とマスク層３との間に生じた隙間にも充たされ、電極層２０１と接続される。さらに、図７の（ｂ）〜（ｅ）に示すようにＰＺＴ層及び電極層の形成を繰り返す。
【００３７】
次に、ステップＳ７において、基板に形成されている絶縁マスクを、エッチング等によって除去する。これにより、図８に示すように、ＰＺＴ層を挟む電極層が並列に接続されている積層構造が得られる。
【００３８】
本実施形態によれば、成膜によってＰＺＴ層及び電極層を順次形成する際に、側面電極を同時に形成するので、製造工程をさらに短縮して効率良く積層構造体を製造することができる。
【００３９】
次に、本発明の第３の実施形態に係る積層構造体の製造方法について、図９を参照しながら説明する。図９に示すように、本実施形態においては、図１に示す積層構造体の製造装置のメタルマスク２５の替わりにメタルマスク２７が用いられる。
【００４０】
図９の（ａ）に示すように、本実施形態において用いられるメタルマスク２７には、長辺と短辺とを有する開口６が形成されている。また、点Ｏは、メタルマスク２７の回転中心を示している。開口６は、その長辺がメタルマスク２７の中心線について非対称になるように配置されている。このようなメタルマスク２７を、点Ｏを中心として回転させることにより、開口幅や開口の位置を変更することができる。
【００４１】
まず、図９の（ｂ）に示す向きにメタルマスク２７を配置し、開口４に向けて金属の微粒子を吹き付けることにより、電極層３０１を形成する。次に、図９の（ｃ）に示すように、メタルマスク２７をプラス９０°回転させ、開口４に向けてＰＺＴの微粒子を吹き付けることにより、ＰＺＴ層３０２を形成する。さらに、図９の（ｄ）に示すように、メタルマスク２７をプラス９０°回転させ、開口４に向けて金属の微粒子を吹き付けることにより、電極層３０３を形成する。次に、図９の（ｅ）に示すように、メタルマスク２７をプラス９０°回転させ、開口４に向けてＰＺＴの微粒子を吹き付けることにより、ＰＺＴ層３０４を形成する。このように、メタルマスク２７を回転させながらＰＺＴ層及び電極層を交互に形成することにより、図８に示すように、側面電極が形成された積層構造体が得られる。
なお、図９の（ｂ）又は（ｄ）に示すように、開口４内の左右のいずれかに偏った層を形成する場合には、メタルマスク２７を平行移動させることによってマスクする位置を変更しても良い。
【００４２】
次に、本発明の第４の実施形態に係る積層構造体の製造装置について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態に係る積層構造体の製造装置の一部を示す断面図である。
この製造装置は、メタルマスク２５に加えて、第２のメタルマスク２８を有しており、さらに、第２のメタルマスク２８を駆動する第２メタルマスク駆動部３３を有している。その他の構成については、図１に示す製造装置と同様である。
【００４３】
本発明の第４の実施形態に係る積層構造体の製造方法について、図１１を参照しながら説明する。本実施形態に係る積層構造体の製造方法においては、２つのメタルマスクを用いることにより、開口幅を変更しながら成膜を行う。
【００４４】
まず、図１１の（ａ）に示すように、メタルマスク２５を左側に寄せ、メタルマスク２８を中央に配置した状態で、開口４に向けて金属の微粒子を吹き付けことにより、電極層４０１が形成される。次に、図１１の（ｂ）に示すように、メタルマスク２５を若干右側に戻し、メタルマスク２８を右側に寄せた状態で、開口４に向けてＰＺＴの微粒子を吹き付けることにより、ＰＺＴ層４０２が形成される。さらに、図１１の（ｃ）に示すように、メタルマスク２５を右側に寄せ、メタルマスク２８を中央に戻した状態で、開口４に向けて金属の微粒子を吹き付けることにより、電極層４０３が形成される。次に、図１１の（ｄ）に示すように、メタルマスク２５を若干左側に戻し、メタルマスク２８を左側に寄せた状態で、開口４に向けてＰＺＴの微粒子を吹き付けることにより、ＰＺＴ層４０４が形成される。このように、メタルマスク２５及び２８の位置をそれぞれ変更しながら、ＰＺＴ層及び電極層を交互に形成することにより、図８に示すように、側面電極が形成された積層構造体が得られる。
【００４５】
本実施形態によれば、２つのメタルマスクを組み合わせることによってメタルマスクの開口幅を変更することができるので、所望の厚さの側面電極が形成された積層構造体を得ることができる。
【００４６】
本発明の第１〜第４の実施形態においては、エアロゾルデポジション法を用いて成膜を行ったが、その他、原料の微粒子を基板等に堆積させる成膜方法であれば、本発明に係る積層構造体の製造方法に適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、積層構造体を成膜によって形成するので、多数の素子を同時に製造することが可能になり、製造効率を上げることができる。また、各層を成膜によって形成するので、それぞれの層間の密着性が高くなり、積層構造体の性能を高めることができる。さらに、側面の垂直性が維持されているので、電極の短絡等の不良が少なくなり、製造歩留まりを上げることができる。従って、安定的な性能を有する微細な積層構造体を集積化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る積層構造体の製造装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す製造装置の一部を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る積層構造体の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る積層構造体の製造工程を詳しく説明するための図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る積層構造体の製造工程を詳しく説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る積層構造体の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る積層構造体の製造工程を詳しく説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る積層構造体の製造方法を用いて製造された積層構造体を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る積層構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る積層構造体の製造装置の一部を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る積層構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１２】従来の方法によって作製された積層構造体を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 原料の粉体
２、５０１、５０５ 基板
３、５０２ マスク層（絶縁マスク）
４ 開口
１０ エアロゾル生成容器
１１ キャリアガス導入部
１２ エアロゾル導出部
１３ 圧力調整ノズル
１４ 振動台
２０ 成膜チャンバ
２１ 排気管
２２ エアロゾル導入部
２３ ノズル
２４ 可動ステージ
２５、２６、２７、２８ メタルマスク
３０ 制御部
３１ 可動ステージ駆動部
３２、３３ メタルマスク駆動部
１０１、１０３、２０１、２０３、３０１、
３０３、４０１、４０３、２０５、５０３、５０７ 電極層
１０２、１０４、２０２、２０４、３０２、
３０４、４０２、４０４、５０４、５０６ ＰＺＴ層（圧電材料層）
１０５、１０６ 側面電極
Claims (5)
- 予め基板に形成されているマスク層の開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて一部の領域をマスクしながら電極層の原料の粉体を吹き付けることにより、一端が前記マスク層の開口における１つの内面に接するように第１の電極層を形成する工程と、
前記マスク層の開口に向けて、絶縁層の原料の粉体を吹き付けることにより、前記第１の電極層を覆うように絶縁層を形成する工程と、
前記マスク層の開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて他の一部の領域をマスクしながら電極層の原料の粉体を吹き付けることにより、一端が前記マスク層の開口における他の内面に接するように第２の電極層を形成する工程と、
を具備する積層構造体の製造方法。 - 予め基板に形成されているマスクの開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて第１の領域をマスクしながら電極層の原料の粉体を吹き付けることにより、一端が前記マスク層の開口における第１の内面に接するように第１の電極層を形成する工程と、
前記マスク層の開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて第２の領域をマスクしながら絶縁層の原料の粉体を吹き付けることにより、前記第１の電極の他端を覆うと共に前記マスク層の開口における第１及び第２の内面との間に隙間が生じるように絶縁層を形成する工程と、
前記マスク層の開口に向けて、少なくとも１つの可動マスクを用いて第３の領域をマスクしながら電極層の原料の粉体を吹き付けることにより、一端が前記マスク層の開口における第２の内面に接するように第２の電極層を形成する工程と、
を具備する積層構造体の製造方法。 - 基板を戴置するステージと、
前記ステージに戴置された基板に予め形成されているマスク層の開口に向けて、原料の粉体を吹き付けるノズルと、
前記マスク層の開口の一部の領域をマスクする少なくとも１つの可動マスクと、
原料の粉体が前記マスク層の開口の所定の領域に堆積するように、前記少なくとも１つの可動マスクの位置又は向きを制御する制御手段と、
を具備する積層構造体の製造装置。 - 前記制御手段が、一端が前記マスク層の開口における１つの内面に接するように第１の電極層が形成され、前記第１の電極層を覆うように絶縁層が形成され、一端が前記マスク層の開口における他の内面に接するように第２の電極層が形成されるように、前記少なくとも１つの可動マスクを制御する、請求項３記載の積層構造体の製造装置。
- 前記制御手段が、一端が前記マスク層の開口における第１の内面に接するように第１の電極層が形成され、前記第１の電極の他端を覆うと共に前記マスク層の開口における第１及び第２の内面との間に隙間が生じるように絶縁層が形成され、一端が前記マスク層の開口における第２の内面に接するように第２の電極層が形成されるように、前記少なくとも１つの可動マスクを制御する、請求項３記載の積層構造体の製造装置。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006203077A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | 積層型圧電構造体の製造方法 |
| JP2008100128A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Fujifilm Corp | 成膜方法及び成膜装置 |
| KR101558109B1 (ko) | 2014-12-08 | 2015-10-12 | 엔젯 주식회사 | 전기 집속을 이용한 패터닝 장치 |
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2002
- 2002-09-30 JP JP2002284998A patent/JP2004119934A/ja not_active Withdrawn
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